Stress analysis of the horizontal axis wind turbine rotor blades by using finite element method
Yatay eksenli rüzgar türbini rotor palalarının sonlu elemanlar yöntemi ile gerilme analizi
- Tez No: 77332
- Danışmanlar: PROF. DR. SAMİ AKSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gerilme analizi, Rüzgar türbinleri, Sonlu elemanlar yöntemi, Stress analysis, Wind turbines, Finite element method
- Yıl: 1998
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
VI ÖZET Son yıllarda yatay eksenli rüzgar türbin rotorlarının kuvvet ve gerilme analizlerine olan ilgi artmıştır. Bu çalışmanın amacı da rüzgar türbin palalarının aerodinamik ve atalet kuvvetlerinin etkisi altodaki davranışını incelemektir. Aerodinamik ve yapısal tasarım parametreleriyle işletme parametrelerinin gerilme dağılımı üzerindeki etkileri sonlu eleman metodu ile incelenmiştir. Aerodinamik tasarım parametreleri olarak pala sayısı, tasarım uç hız oranı, tasarım kaldırma kuvveti katsayısı ve geometri tipi; yapısal tasarım parametreleri olarak koniklik açısı, palanın et kalınlığı ve malzeme tipi; işletme parametreleri olarak da rüzgar hızı ve rotorun açısal hızı incelenmiştir. Karşılaştırma amacı ile farklı rotor tasarımlan 5 kw güce göre NACA 23012 serisi kanat profili kullanılarak modellenmiş ve her tasarımın aerodinamik performans eğrileri verilmiştir. Simetriden dolayı rotor palalarından sadece biri sonlu eleman analizi için modellenmiştir. Pala, içi boş ve homojen et kalınlığına sahip bir yapı olarak kabul edilmiştir. Sonlu eleman modeli için 6 serbestlik dereceli kabuk eleman kullanılmıştır. Pala kök kısmından ankastre şekilde mesnetlenmiş olarak modellenmiştir. Aerodinamik kuvvetler her düğüm noktası için ayrı ayrı hesaplanarak yük dağılımı olabildiğince gerçeğe yakın biçimde ifade edilmeye çalışılmıştır. Aerodinamik kuvvetler basınç katsayısı kullanılarak hesaplanmıştır. Palanın üç boyutlu geometrik modelim otomatik olarak oluşturabilmek ve her düğüm noktasına etkiyen aerodinamik kuvvetleri hesaplıyabilmek için iki ayrı bilgisayar programı geliştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, maksimum gerilmelerin kök kısmına yakın bölgelerde oluştuğunu göstermiştir. Koniklik açısı ve palanın eksenel yönde bir miktar serbest bırakılmasıyla gerilmelerin önemli ölçüde azaltılabileceği gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
V ABSTRACT Interest in the analysis of force and stress of horizontal axis wind turbine rotors has increased in recent years. The main purpose of this study is to investigate the structural behavior of wind turbine rotor blades under the aerodynamic and inertia forces. Effects of both aerodynamic and structural design parameters and also operational parameters on the stress distribution are investigated by using finite element method. Blade number, design tip speed ratio, design lift coefficient and geometry type are considered as aerodynamic design parameters. Cone angle, shell thickness and material properties are considered as structural design parameters. Wind speed and rotational speed are considered as operational parameters. Different rotor configurations are considered with same rated power 5 kW and all blades have NACA 23012 series airfoil section. Performance analysis of each rotor configuration is shown. Because of identical shape of the rotor blades, only one blade is considered for the FEM analysis. The blade is considered as a hollow structure with uniform shell thickness. Element type of FEM model is six DOF shell element. Blade structure is subjected at the root section as a cantilever beam. Aerodynamic forces are calculated for each node by using pressure coefficient. A blade CAD model construction program and an aerodynamic force calculation program are developed during the study. The results show that maximum stresses occurs around the blade root; cone angle and teetered hub construction significantly reduce the maximum stress.
Benzer Tezler
- 15 katlı betonarme bir yapının projelendirilmesi
The design of 15 storey reinforced concrete building
CEMALETTİN ERBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT DEMİR
- 23 katlı bir betonarme yapının yeni deprem yönetmeliğine göre projelendirilmesi
The Design of 23 story reinforced concrete building
ALPER TAŞEL
- 23 katlı betonarme bir yapının projelendirilmesi
The Design of 23 story reinforced concrete building
BARIŞ ILGAZ
- Tüp içinde tüp sistemli bir yapının yatay yükler altındaki davranışının araştırılması
Başlık çevirisi yok
HASAN BORA KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAHİT KUMBASAR